JP4357768B2

JP4357768B2 - 半導体集積回路

Info

Publication number: JP4357768B2
Application number: JP2001177562A
Authority: JP
Inventors: 憲一前田; 有西野; 憲治末松; 直高木; 充弘下沢; 健治伊東; 貴之生島; 隆俊桂; 圭一貞廣
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-06-12
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2021-06-12
Also published as: JP2002368115A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、不要結合を抑圧する半導体集積回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は例えば１９８２年ＩＥＥＥＩＥＤＭｐｐ．５８−６１に示された従来の半導体集積回路を示す斜視図であり、図において、１ａ，１ｂは誘電体層、２ａ，２ｂはドープ層、３はサブストレート層、４はトレンチ分離、５は半導体集積回路内の第一の回路、６は半導体集積回路内の第二の回路である。
【０００３】
次に動作について説明する。
トレンチ分離４が存在しない場合では、半導体集積回路内の第一の回路５内の電流の一部は、ドープ層２ａおよびドープ層２ｂ、あるいはサブストレート層３を経て半導体集積回路内の第二の回路６へ漏洩する。ここで、トレンチ分離４が存在することにより、ドープ層２ａからドープ層２ｂに伝わる電流は遮られ、サブストレート層３を伝わる以外になくなる。しかし、サブストレート層３にはほとんどトレンチ分離４が存在し、さらに、サブストレート層３の抵抗率は高いため、電流は大きく減衰する。このため、トレンチ分離４を設けることによって、第一の回路５および第二の回路６間の電流による不要結合の抑圧が可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の半導体集積回路は以上のように構成されているので、トレンチ分離４により、半導体集積回路内の電流による不要結合を抑圧することができる。しかしながら、半導体集積回路内の容量性の不要結合は抑圧されず、例えば、第一の回路５の電圧変動が第二の回路６に影響を及ぼしてしまうなどの課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、容量性の不要結合を抑圧する半導体集積回路を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体集積回路は、高周波増幅回路と周波数変換回路との間に配置され、少なくともその高周波増幅回路にバイアスを供給するバイアス回路と、当該半導体集積回路の表面にのみ配置され、かつバイアス回路の上部にのみ配置されたメタルシールドと、メタルシールドを高周波的に接地する高周波接地接続手段とを備えたものである。
【０００７】
この発明に係る半導体集積回路は、高周波接地接続手段により、メタルシールドを半導体集積回路の外部で高周波的に接地するようにしたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による半導体集積回路を示す斜視図であり、図において、１ａ〜１ｃは例えば二酸化シリコン等によって形成された誘電体層、２ａ〜２ｃは誘電体層１ａ〜１ｃの下層に形成されたドープ層、３はドープ層２ａ〜２ｃの下層に形成されたサブストレート層、４ａ，４ｂは絶縁体で形成され、誘電体層１ａ〜１ｃおよびドープ層２ａ〜２ｃをそれぞれ分離するトレンチ分離、５は誘電体層１ａおよびドープ層２ａ側に形成された半導体集積回路内の第一の回路、６は誘電体層１ｃおよびドープ層２ｃ側に形成された半導体集積回路内の第二の回路である。
また、１１は誘電体層１ｂ上のトレンチ分離４ａ，４ｂ近傍、かつトレンチ分離４ａ，４ｂ間に配置された導電性のメタルシールド、１２は半導体集積回路の外部に設けられた高周波接地（高周波接地接続手段）、１３はメタルシールド１１と高周波接地１２とを接続するワイヤー（高周波接地接続手段）である。
【０００９】
次に動作について説明する。
図１に示したように、半導体集積回路は多層形成されている。誘電体層１ａ〜１ｃは、抵抗率が高いが薄膜によって形成され、ドープ層２ａ〜２ｃは、抵抗率がやや低く、サブストレート層３は、抵抗率が高い。
図１に示した半導体集積回路において、トレンチ分離４ａ，４ｂが存在しない場合では、半導体集積回路内の第一の回路５内の電流の一部は、ドープ層２ａからドープ層２ｂ，２ｃ、あるいはサブストレート層３を経て半導体集積回路内の第二の回路６へ漏洩する。ここで、トレンチ分離４ａ，４ｂが存在することにより、ドープ層２ａからドープ層２ｂ、およびドープ層２ｂからドープ層２ｃに伝わる電流は遮られ、サブストレート層３を伝わる以外になくなる。しかし、サブストレート層３にはほとんどトレンチ分離４ａ，４ｂが存在し、さらに、サブストレート層３の抵抗率は高いため、電流は大きく減衰する。このため、トレンチ分離４ａ，４ｂを設けることによって、第一の回路５および第二の回路６間の電流による不要結合の抑圧が可能となる。
【００１０】
また、第一の回路５および第二の回路６間の容量性の不要結合は、メタルシールド１１を介したものとなる。ここで、メタルシールド１１は、半導体集積回路の外部に設けられた高周波接地１２にワイヤー１３によって接続されているため高周波接地されており、第一の回路５および第二の回路６のうちの一方の回路の電圧変動が他方の回路に影響を及ぼすことなく、第一の回路５および第二の回路６間の容量を小さくし、第一の回路５および第二の回路６間の容量性の不要結合を抑圧することができる。
以上により、高周波接地されたメタルシールド１１を設けることにより、トレンチ分離４ａ，４ｂでは抑圧することのできない第一の回路５および第二の回路６間の容量性の不要結合を抑圧することができる。また、メタルシールド１１をトレンチ分離４ａ，４ｂの近傍に配置したことによって、メタルシールド１１の配置に必要な面積を小さくすることができる。さらに、メタルシールド１１を半導体集積回路の外部で高周波的に接地することにより、より効果的にメタルシールドを接地することができ、容量性の不要結合をより効果的に抑圧することができる。また、メタルシールドをトレンチ分離の間に配置したことによって、配置面積を小さくすることができる。
【００１１】
なお、図１では、半導体集積回路を、誘電体層１ａ〜１ｃ、ドープ層２ａ〜２ｃ、およびサブストレート層３からなるもので説明したが、多層形成される各層の種類および層数は、その他の任意のものであっても、この発明を適用することができる。
また、図１では、トレンチ分離４ａ，４ｂを２つ設けたが、どちらか一方でも良く、また、３つ以上設けても良く、トレンチ分離の数が多ければ多いほど電流による不要結合の抑圧度を大きくすることができる。
さらに、図１では、高周波接地１２およびワイヤー１３により、メタルシールド１１を高周波接地したが、定電圧源およびワイヤー１３により、メタルシールド１１を定電圧にしても良く、この場合でも、第一の回路５および第二の回路６間の容量性の不要結合を抑圧することができる。
【００１２】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２による半導体集積回路を示す斜視図であり、図において、１４はメタル等の導電性の材料で形成され、誘電体層１ｂおよびドープ層２ｂを貫通し、メタルシールド１１とサブストレート層３とを接続するサブストレートコンタクト（高周波接地接続手段）である。
その他の構成については、高周波接地１２およびワイヤー１３を削除した以外、図１と同一である。
【００１３】
次に動作について説明する。
メタルシールド１１は、半導体集積回路の内部のサブストレート層３にサブストレートコンタクト１４によって接続されている。サブストレートコンタクト１４は、導電性の材料で形成されており、また、サブストレート層３の下層はグランド（接地）なので（図示せず）、メタルシールド１１は、ほぼ高周波接地されていることになる。したがって、第一の回路５および第二の回路６のうちの一方の回路の電圧変動が他方の回路に影響を及ぼすことなく、第一の回路５および第二の回路６間の容量を小さくし、第一の回路５および第二の回路６間の容量性の不要結合を抑圧することができる。
また、半導体集積回路の外部で高周波的に接地する必要がなくなり、半導体集積回路の内部だけで高周波的に接地することができる。また、メタルシールドをトレンチ分離の間に配置したことによって、配置面積を小さくすることができる。
【００１４】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３による半導体集積回路を示す斜視図である。
この実施の形態３は、上記実施の形態１に示したように高周波接地１２およびワイヤー１３により、メタルシールド１１を半導体集積回路の外部で高周波接地すると共に、上記実施の形態２に示したようにサブストレートコンタクト１４により、メタルシールド１１をサブストレート層３に接続し、高周波接地したものである。
このように構成することによって、より効果的にメタルシールド１１を接地することができるので、容量性の不要結合をより効果的に抑圧することができる。また、メタルシールドをトレンチ分離の間に配置したことによって、配置面積を小さくすることができる。
【００１５】
実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４による半導体集積回路を示す斜視図であり、図において、１は誘電体層、２はドープ層、３はサブストレート層である。上記誘電体層１およびドープ層２は、トレンチ分離４により分離されていない。
また、メタルシールド１１は、高周波接地１２およびワイヤー１３により、半導体集積回路の外部で高周波接地されると共に、サブストレートコンタクト１４により、サブストレート層３に接続され、高周波接地されている。
さらに、１５は高アイソレーションが要求される半導体集積回路内の高周波増幅回路、１６は高アイソレーションが要求される半導体集積回路内の周波数変換回路である。
【００１６】
次に動作について説明する。
例えば、高周波増幅回路１５および周波数変換回路１６間の容量性の結合により、高周波信号が漏洩する場合を考える。高周波増幅回路１５および周波数変換回路１６間の容量性の結合は、メタルシールド１１を介したものであり、さらに、メタルシールド１１が、高周波接地１２およびワイヤー１３により、半導体集積回路の外部で高周波接地されると共に、サブストレートコンタクト１４により、サブストレート層３に接続され、高周波接地されることにより、高周波増幅回路１５の電圧変動が周波数変換回路１６に影響を及ぼすことがない。また、周波数変換回路１６から高周波増幅回路１５に対して高周波信号が漏洩する場合も上記と同様である。
このように構成することによって、高周波増幅回路１５および周波数変換回路１６間相互の容量性の不要結合を抑圧することができる。
なお、高周波接地１２は接地とは限らず、定電圧源であっても良い。
また、図４では、高周波増幅回路１５および周波数変換回路１６間にトレンチ分離４を設けなかったが、１つまたは複数のトレンチ分離４を設けても良く、トレンチ分離の数が多ければ多いほど電流による不要結合の抑圧度を大きくすることができる。
【００１７】
実施の形態５．
図５はこの発明の実施の形態５による半導体集積回路を示す平面図であり、図において、２１は半導体集積回路、２２は高周波増幅回路、２３は周波数変換回路、２４は高周波増幅回路２２および周波数変換回路２３間に配置され、高周波増幅回路２２にバイアスを供給すると共に、設計に応じて周波数変換回路２３にもバイアスを供給するバイアス回路である。また、３１はバイアス回路２４の上部に配置されたメタルシールドである。なお、メタルシールド３１は、高周波接地１２およびワイヤー１３により、半導体集積回路の外部で高周波接地されている。
【００１８】
次に動作について説明する。
この実施の形態５では、メタルシールド３１をバイアス回路２４の上部に配置することにより、メタルシールド３１用の平面方向の配置領域を特別に確保する必要がなく、半導体集積回路の平面方向の小形化が可能である。また、バイアス回路２４を流れる信号は主に直流成分であるため、メタルシールド３１の配置によってバイアス回路２４とメタルシールド３１との間に生成される寄生容量の影響を高周波増幅回路２２および周波数変換回路２３が受けることがない。
また、メタルシールド３１は、高周波接地１２およびワイヤー１３により、半導体集積回路の外部で高周波接地されており、高周波増幅回路２２および周波数変換回路２３間相互の容量性の不要結合を抑圧することができる。
なお、図５では示していないが、メタルシールド３１を、サブストレートコンタクト１４により、サブストレート層３に接続し、高周波接地する場合には、バイアス回路２４の配置されていない個所でサブストレートコンタクト１４を貫通させるようにすれば良い。
【００１９】
実施の形態６．
図６はこの発明の実施の形態６による半導体集積回路を示す平面図であり、図において、４１はバイアス回路２４および高周波増幅回路２２の上部に配置されたメタルシールド、４２はメタルシールド４１と高周波増幅回路２２との間に生じる寄生容量がその高周波増幅回路２２に影響を及ぼしてしまう部位に設けられたメタルシールドの穴である。なお、メタルシールド４１は、高周波接地１２およびワイヤー１３により、半導体集積回路の外部で高周波接地されている。
【００２０】
次に動作について説明する。
この実施の形態６では、メタルシールド４１をバイアス回路２４および高周波増幅回路２２上部に配置し、その高周波増幅回路２２上部のうちで、メタルシールド４１の配置によってメタルシールド４１と高周波増幅回路２２との間に生成される寄生容量の影響により高周波増幅回路２２の高周波特性の劣化を生じさせる部位に、メタルシールドの穴４２を設けたものである。バイアス回路２４を流れる信号は主に直流成分であるためメタルシールド４１の配置によって生成される寄生容量の影響を受けることがなく、また、高周波増幅回路２２に寄生容量の影響のないようにメタルシールドの穴４２を配置したメタルシールド４１を用いているため、メタルシールド４１の配置によって高周波増幅回路２２の高周波特性に劣化は生じない。
この実施の形態６では、高周波増幅回路２２上部にもメタルシールド４１を配置することにより、メタルシールドの大面積化が可能であり、バイアス回路２４のみに配置する場合に比べて、容量性の不要結合をより効果的に抑圧することができる。
なお、図６では、バイアス回路２４および高周波増幅回路２２の上部にメタルシールドの穴４２を有するメタルシールド４１の配置を行ったが、バイアス回路２４および周波数変換回路２３の上部にメタルシールドの穴４２を有するメタルシールド４１を配置しても同様な効果が得られる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、高周波増幅回路と周波数変換回路との間に配置され、少なくともその高周波増幅回路にバイアスを供給するバイアス回路と、当該半導体集積回路の表面にのみ配置され、かつバイアス回路の上部にのみ配置されたメタルシールドと、メタルシールドを高周波的に接地する高周波接地接続手段とを備えるように構成したので、メタルシールドと高周波接地接続手段とによって、高周波増幅回路および周波数変換回路のうちの一方の回路の電圧変動が他方の回路に影響を及ぼすことなく、高周波増幅回路および周波数変換回路間の容量性の不要結合を抑圧することができる。また、メタルシールドをバイアス回路の上部に配置したことによって、メタルシールドの配置領域を特別に確保する必要が無くなり、半導体集積回路を小型化にすることができる。さらに、バイアス回路を流れる信号は主に直流成分であるため、メタルシールドの配置によってバイアス回路とメタルシールドとの間に生成される寄生容量の影響を高周波増幅回路および周波数変換回路が受けることがない効果がある。
【００２２】
この発明によれば、高周波接地接続手段は、メタルシールドを当該半導体集積回路の外部で高周波的に接地するように構成したので、より効果的にメタルシールドを接地することができるので、容量性の不要結合をより効果的に抑圧することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による半導体集積回路を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態２による半導体集積回路を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態３による半導体集積回路を示す斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態４による半導体集積回路を示す斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態５による半導体集積回路を示す平面図である。
【図６】この発明の実施の形態６による半導体集積回路を示す平面図である。
【図７】従来の半導体集積回路を示す斜視図である。
【符号の説明】
１，１ａ〜１ｃ誘電体層、２，２ａ〜２ｃドープ層、３サブストレート層、４ａ，４ｂトレンチ分離、５第一の回路、６第二の回路、１１，３１，４１メタルシールド、１２高周波接地（高周波接地接続手段）、１３ワイヤー（高周波接地接続手段）、１４サブストレートコンタクト（高周波接地接続手段）、１５，２２高周波増幅回路、１６，２３周波数変換回路、２１半導体集積回路、２４バイアス回路、４２穴。

Claims

高周波増幅回路と周波数変換回路との間に配置され、少なくともその高周波増幅回路にバイアスを供給するバイアス回路と、当該半導体集積回路の表面にのみ配置され、かつ上記バイアス回路の上部にのみ配置されたメタルシールドと、上記メタルシールドを高周波的に接地する高周波接地接続手段とを備えた半導体集積回路。
高周波接地接続手段は、メタルシールドを当該半導体集積回路の外部で高周波的に接地することを特徴とする請求項１記載の半導体集積回路。